CH629281A5 - Method of producing a culvert structure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Durchlassbauwerkes, wobei ein Rohr aus Blech in einem in offener Bauweise vorzugsweise in einem Damm oder unter Geländeniveau errichteten Durchlass mit Schüttmaterial eingeschüttet wird.

Durchlassbauwerke werden gemäss diesem Verfahren in offener Bauweise zumeist in Strassen- oder Eisenbahndämmen errichtet und dienen im allgemeinen zum Unterqueren von Verkehrswegen durch andere Verkehrswege, Gerinne, Leitungen od. dgl.

Der tragende Bestandteil derart hergestellter Durchlassbauwerke ist vor allem das Rohr aus Metallblech, das zur Verstärkung im allgemeinen profiliert, meist in Form eines Wellrohres zum Einsatz kommt. Das mit Schüttmaterial eingeschüttete Metallrohr verformt sich im Laufe der Zeit unter dem Einfluss der Setzungsbewegungen des Schüttmaterials und des Baugrundes und ermöglicht somit nach dem Abklingen der Setzungsbewegungen ein Mittragen der Belastung durch das Schüttmaterial. Trotzdem muss ein Teil der Belastung auch nach langjährigem Einbau vom Rohr aufgenommen werden.

Ein Nachteil derartig unter Einbau eines Rohres aus Metallblech hergestellter Durchlassbauwerke ist daher die Notwendigkeit, das Metallrohr langfristig vor Korrosion zu schützen.

Es ist auch bekannt, unter Vermeidung dieses Nachteils Durchlassbauwerke in Massivbauweise zu errichten. Die dabei notwendige Errichtung von Betongewölben, Stahlbetonrahmen und -schalen in Orts- oder Fertigteilbauweise ist jedoch sehr zeitraubend und aufwendig.

Es ist schliesslich bekannt, die Vorteile eines mit Schüttmaterial zugeschütteten Metallrohres mit den Vorteilen eines Gewölbes aus Massivbeton zu kombinieren, indem in ein in Schüttmaterial eingeschüttetes erstes Metallrohr ein zweites, kleineres Metallrohr eingefädelt und der Zwischenraum mit

Zementmörtel oder Beton gefüllt wird. Derartig unter Einsatz von zwei Metallrohren hergestellte Durchlassbauwerke verursachen jedoch praktisch die doppelten Kosten des einfachen Wellrohres, Da ferner eine hohlraumfreie Mörtel-Füllung des Zwischenraumes vor allem im Scheitelbereich grosser Sorgfalt bedarf, kann mit dem Mittragen der Mörtelfüllung nur in besonderen Fällen gerechnet werden. Ausserdem können sich derartig hergestellte Durchlassbauwerke, ebenso wie Beton-Massivbauten, den Sétzungsbewegungen von Schüttmaterial und Baugrund nur schlecht anpassen. Sie ziehen daher einerseits Belastung auf sich, wie andererseits die eingebauten Rohre bei grossen Durchlasshöhen aus dem sich setzenden Damm herauswachsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Durchlassbauwerkes bereitzustellen, welches die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet, ohne dass die Vorteile des Einbaus eines flexiblen Rohres aus Metallblech verlorengehen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass nach dem Einschütten des Rohres mindestens doppelt so lange gewartet wird, wie dies bis zum Eintreten der Hälfte der unter der Last des Schüttmaterials insgesamt zu erwartenden Änderung der lichten Weite des Rohres erforderlich ist, und erst dann an der Innenfläche des eingeschütteten Rohres eine Betonschicht mit einer Dicke von einigen cm aufgebracht wird.

In der Praxis wird z.B. wie folgt vorgegangen:

Das beim erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommende Metallrohr ist ausreichend stark bemessen, um gemeinsam mit dem auf ihm lastenden Schüttmaterial die Gebrauchslasten zu tragen, wird jedoch durch das Setzen des Schüttmaterials und des Baugrundes im Laufe der Zeit ein wenig zusammengedrückt. Das anfangs z.B. im Querschnitt hochovale Rohr nimmt nach einigen Jahren - ein derartig langer Zeitraum wird für das Abklingen der wesentlichen Setzungsbewegungen meist benötigt - beispielsweise eine kreisrunde Querschnittsform an. Während dieses Zeitraumes steht das Durchlassbauwerk bereits voll in Betrieb. Der Zeitraum, der bis zum Aufbringen der Betonschicht an der freien Innenfläche des Rohres mindestens abzuwarten ist, kann in der folgenden Weise festgelegt werden:

An der Innenfläche des Rohres werden im Einbauzustand diametral gegenüberliegende Punkte dauerhaft markiert und der Abstand dieser gegenüberliegenden Punkte wird bei bindigem Schüttmaterial z.B. zu folgenden Zeitpunkten gemessen: unmittelbar nach dem vollständigen Aufschütten des Schüttmaterials, 1 Monat, 1 Jahr, 9 Jahre und 9,5 Jahre nach der ersten Messung.

Die erhaltenen z.B. fünf Längenwerte zeichnet man in ein Diagramm in Abhängigkeit von der Zeit ein und erhalt damit fünf Punkte der Zeit-Setzungslinie, welche die Form einer negativen e-Potenz-Kurve hat. Aufgrund der vorhandenen fünf Punkte kann der gesamte Verlauf der Kurve mit ausreichender Genauigkeit durch Inter- bzw. Extrapolieren festgestellt werden. Es kann dann aus der gezeichneten Kurve annähernd die Halbwertszeit ermittelt werden, d.h. jene Zeitdauer, bis die Hälfte der insgesamt zu erwartenden Längenänderung eingetreten ist. Mit dem Aufbringen der Betonschicht wird dann mindestens so lange gewartet, bis seit dem Zuschütten des Rohres etwa die doppelte Halbwertszeit vergangen ist.

Bei rolligem Schüttmaterial liegt die erwähnte Halbwertzeit in der Grössenordnung von einigen Monaten, bei bindigem Schüttmaterial in der Grössenordnung von mehreren Jahren. Die Messzeitpunkte sind dementsprechend in Abhängigkeit vom Schüttmaterial so zu wählen, dass der durch Messpunkte belegte Kurvenverlauf für die näherungsweise Festlegung der gesamten Kurve ausreicht.

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An Stelle der im Durchlasshohlraum wie erwähnt vorgenommenen Messungen kann der Zeitpunkt, bis zu dem die wesentlichen Setzungsbewegungen abgeklungen sind, auch durch entsprechende Nivellement-Messungen, z.B. der Dammkrone oder der Durchlassfirste, festgestellt werden.

Es ist auch möglich, ohne Messungen auszukommen, indem bis zum Aufbringen der Betonschicht je nach Schüttmaterial eine sicherlich ausreichende Zeitspanne von 10 oder mehr Jahren gewartet wird. Jedenfalls soll aber die Betonschicht aufgebracht werden, bevor wesentliche Schäden an der in den meisten Fällen vorhandenen Korrosionsschutzschicht des Rohres sichtbar werden. Die ansonsten etwa zu diesem Zeitpunkt übliche Überholung der Korrosionsschutzschicht kann daher entfallen.

Die beim erfindungsgemässen Verfahren aufgebrachte Betonschicht gewährleistet einerseits einen sicheren Korrosionsschutz des Metallrohres und andererseits eine auf Dauer tragfähige Verkleidung des Metallrohres. Die Tragfähigkeit des Durchlassbauwerkes wird durch den sich ergebenden Rohr-im-Rohr-Effekt wesentlich verbessert, welcher darauf beruht, dass ein Ablösen oder Ausknicken der innenliegenden, druckfesten Betonschicht nur bei einer gleichzeitigen Umfangsverkürzung derselben eintreten kann. Die Betonschicht kann daher als tragender Bauteil wirken, wenn nach vielen Jahrzehnten eine Schwächung des Metallrohres durch Korrosion eintreten sollte. Nach so langer Zeit hat auch das Tragvermögen des Schüttmaterials durch weiteres Auspressen des Porenwassers und durch Verkeilen seines Korngerüstes weiter zugenommen. Ausserdem sind dann allfällige Sickerwege des Tagwassers erkennbar und dieses kann abgeleitet werden, ohne Schaden anzurichten. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Durchlassbauwerke haben daher eine unbegrenzte Haltbarkeitsdauer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein in der Längsrichtung des Durchlasses profiliertes oder gewelltes Rohr eingeschüttet und die Betonschicht mit einer glatten Oberfläche ohne Profilierung oder Wellung ausgebildet. Die Betonschicht hat dann spanten- oder ringförmige Verdickungen, die eine besonders tragfähige und gleichzeitig materialsparende Bauweise ergeben.

Vorteilhaft wird Zement-gebundener Beton mit einer Schichtdicke von 2 bis 10 cm, vorzugsweise von 2,5 bis 7,5 cm aufgebracht. Neben der guten Druckfestigkeit hat dieser Beton, wie er auch für Strassendecken verwendet wird, den Vorteil eines attraktiven Korrosionsschutzes für das Metallrohr, wie dies bei Betonarmierurigen aus Metall bekannt ist.

Beim bevorzugten Einsatz eines profilierten oder gewellten Rohres wird vorteilhaft zuerst Zementmörtel höchstens bis

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zum Ausfüllen des Profiles der Rohrwandung bzw. der Rohr-wellung und dann Feinkornbeton bis zur Fertigstellung des Belages aufgebracht.

Der Beton wird vorzugsweise aufgespritzt. Dabei wird zweckmässig die übliche Putz- oder Spritzbetontechnik lagenweise angewendet. Es ist von Vorteil, beim Aufbringen der Betonschicht eine Drahtarmierung, vorzugsweise ein Baustahlgitter miteinzubauen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels in der Zeichnung näher erläutert, worin Fig. 1 einen Teil eines erfindungsgemäss hergestellten Durchlassbauwerkes im Axialschnitt und Fig. 2 dieses Bauwerk in einem kleineren Masstab im Querschnitt zeigt.

Mit 1 ist ein aus Einzelsegmenten zusammengeschraubtes tauchverzinktes Rohr aus Stahlblech mit einer Wanddicke von 5 mm bezeichnet. Das Stahlrohr 1 ist in seiner Achsrichtung wellenförmig profiliert und ist an der Stelle des in einem Damm zu schaffenden Durchlasses auf den Baugrund aufgesetzt worden. Sein Querschnitt ist etwa kreisförmig, jedoch im Einbauzustand 3% hochoval verspannt. In diesem Zustand ist es mit Schüttmaterial 2 für den Dammbau zugeschüttet worden.

Im Laufe von mehreren Jahren klingen die anfangs grösseren Setzungsbewegungen des Baugrundes und des Schüttmaterials langsam ab und der Querschnitt des Rohres 1 nimmt nahezu eine Kreisform an. Während dieser Zeit steht die Oberfläche 2a des Dammes schon voll für den Fahrverkehr zur Verfügung.

Nachdem die wesentlichen Setzungsbewegungen des Schüttmaterials 2 und des Baugrundes abgeklungen sind, wird auf die freie Innenfläche des Rohres 1 die druckfeste und vor Korrosion schützende Betonschicht 3 aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt durch lagenweises Aufspritzen, zunächst von Zementmörtel 32, bis die Rohrwellung gefüllt ist. Dann wird eine Baustahlmatte in Form eines Gitters 4 eingelegt und der Aufspritzvorgang mit Feinkornbeton 31 bis zur Fertigstellung der Betonschicht 3 fortgesetzt. Die fertige Betonschicht 3 hat an den konvexen Stellen der Rohrwellung eine Dicke von 2,5 cm und an den konkaven Stellen der Rohrwellung eine Dicke von 7,5 cm.

Die dickeren Bereiche der Betonschicht 3 ergeben spanten-oder ringförmige Verstärkungen und sind in der Lage, die vom Rohr 1 aufgenommenen Umfangskräfte auch allein zu tragen. Ein späteres eventuelles Korrodieren des Stahlrohres 1 muss somit auch bei ungünstigsten Verhältnissen ohne Ein-fluss auf das Tragvermögen des Bauwerkes bleiben. Die Bestanddauer des Bauwerkes kommt zumindest jener von üblichen Stahlbetonbauten gleich.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zum Herstellen eines Durchlassbauwerkes, wobei ein Rohr aus Blech in einem in offener Bauweise errichteten Durchlass mit Schüttmaterial eingeschüttet wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschütten des Rohres mindestens doppelt so lange gewartet wird, wie dies bis zum Eintreten der Hälfte der unter der Last des Schüttmaterials insgesamt zu erwartenden Änderung der lichten Weite des Rohres erforderlich ist, und erst dann an der freien Innenfläche des eingeschütteten Rohres eine Betonschicht mit einer Dicke von einigen cm aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einschüttung eines in der Längsrichtung des Durchlasses profilierten oder gewellten Rohres die Betonschicht mit einer glatten Oberfläche ausgebildet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Zement-gebundener Beton mit einer Schichtdicke von 2 bis 10 cm, vorzugsweise von 2,5 bis 7,5 cm aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst Zementmörtel höchstens bis zum Ausfüllen des Profils der Rohrwandung bzw. der Rohrwellung und dann Feinkornbeton bis zur Fertigstellung der Betonschicht aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton aufgespritzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen der Betonschicht eine Drahtarmierung, vorzugsweise ein Baustahlgitter, miteingebaut wird.